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100 MHz至30 GHz、 硅工艺SP4T开关

数据手册 ADRF5044

产品特性

超宽频率范围：100 Mhz-30 GHz 非反射式50 Ω设计 低插入损耗：2.6 dB（20 GHz至30 GHz） 高隔离度：43 dB（20 GHz至30 GHz） 高输入线性度

P1dB：28 dBm（典型值） IP3：50 dBm（典型值）

可处理高功率 24 dBm（直通路径） 24 dBm（端接路径）

无低频杂散 0.1 dB建立时间（50% VCTL至0.1 dB的最终RF输出）：37 ns 24引脚LGA封装

应用

测试仪器仪表 微波无线电和小型微型地面站(VSAT) 军用无线电、雷达和电子对抗(ECM) 宽带通信系统

功能框图

图1.

概述

ADRF5044是一款通用型单刀四掷(SP4T)开关，采用硅工艺制

造。它采用24引脚LGA封装，在100 MHz至30 GHz频率范围

内提供高隔离度和低插入损耗。

该宽带开关采用+3.3 V和−3.3 V双电源电压供电，提供互补金

属氧化物半导体(CMOS)/低压晶体管对晶体管逻辑(LVTTL)逻辑兼容控制。

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目录 产品特性 ........................................................................................... 1 应用 .................................................................................................... 1 功能框图 ........................................................................................... 1 概述 .................................................................................................... 1 修订历史 ........................................................................................... 2 技术规格 ........................................................................................... 3 绝对最大额定值 .............................................................................. 5

热阻 ............................................................................................... 5 功率降额曲线.............................................................................. 5 ESD警告 ....................................................................................... 5

引脚配置和功能描述 ..................................................................... 6 接口原理图 .................................................................................. 6

典型性能参数 .................................................................................. 7 插入损耗、回波损耗和隔离度 ............................................... 7 输入0.1 dB和1 dB功率压缩点与三阶交调点 ....................... 9

工作原理 .........................................................................................10 应用信息 .........................................................................................11

评估板 .........................................................................................11 探针矩阵板 ................................................................................13

外形尺寸 .........................................................................................14 订购指南 ....................................................................................14

修订历史

2017年12月—修订版0：初始版

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技术规格 除非另有说明，VDD = 3.3 V，VSS = −3.3 V，V1 = 0 V或3.3 V，V2 = 0 V或3.3 V，TCASE = 25°C，50 Ω系统。

表1. 参数 符号 测试条件/注释 最小值 典型值 最大值 单位 频率范围 100 30,000 MHz 插入损耗

RFC和RF1至RF4之间（导通）（最差情况） 100 MHz至10 GHz 1.7 dB 10 GHz至20 GHz 2.1 dB 20 GHz至30 GHz 2.6 dB 隔离

RFC和RF1至RF4之间（关断）（最差情况） 100 MHz至10 GHz 55 dB 10 GHz至20 GHz 52 dB 20 GHz至30 GHz 43 dB 回波损耗

RFC和RF1至RF4（导通） 100 MHz至10 GHz 16 dB 10 GHz至20 GHz 22 dB 20 GHz至30 GHz 22 dB RF1至RF4（关断） 100 MHz至10 GHz 24 dB

10 GHz至20 GHz 24 dB 20 GHz至30 GHz 16 dB 开关时间

上升和下降 tRISE、tFALL 10%至90%的射频(RF)输出 4 ns 导通和关断 tON、tOFF 50% VCTL至90%的RF输出 19 ns 建立

0.1 dB 50% VCTL至0.1 dB的最终RF输出 37 ns 0.05 dB 50% VCTL至0.05 dB的最终RF输出 50 ns

输入线性度 功率压缩

0.1 dB P0.1dB 26 dBm 1 dB P1dB 28 dBm

三阶交调截点 IP3 双音输入功率 = 14 dBm（各信号音）， Δf = 1 MHz

50 dBm

电源电流 VDD、VSS引脚 正 IDD 典型值在VCTL = 0 V或3.3 V，最大值在

VCTL = 0.8 V或1.4 V 12 20 µA

负 ISS 典型值在VCTL = 0 V或3.3 V，最大值在 VCTL = 0.8 V或1.4 V

110 130 µA

数字控制输入 V1、V2引脚 电压

低电平 VINL 0 0.8 V 高电平 VINH 1.2 3.3 V

电流 低和高 IINL、IINH <1 µA

建议工作条件 电源电压

正 VDD 3.15 3.45 V 负 VSS −3.45 −3.15 V

数字控制电压 VCTL 0 VDD V

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参数 符号 测试条件/注释 最小值 典型值 最大值 单位 RFx输入功率 PIN TCASE = 85°C

直通路径 RF信号应用于RFC或直连的RF1/RF2 24 dBm 端接路径 RF信号应用于端接的RF1/RF2 24 dBm 热切换 在RF1和RF2之间切换时，RFC上存在RF信号 21 dBm

壳温 TCASE −40 +85 °C

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绝对最大额定值 建议工作条件参见表1。

表2. 参数 额定值

电源电压 正 −0.3 V至+3.6 V 负 −3.6 V至+0.3 V

数字控制输入电压 −0.3 V至VDD + 0.3 V RFx输入功率1（f = 400 MHz至30 GHz，

TCASE = 85°C）

直通路径 25 dBm 端接路径 25 dBm 热切换 22 dBm

温度 结温TJ 135°C 存储范围 −65°C至+150°C 回流焊（湿气敏感度等级3 (MSL3) 额定值）

260°C

静电放电(ESD)敏感度 人体模型(HBM)

RFC和RF1至RF4引脚 375 V 其他引脚 2000 V

1 关于400 MHz以下的功率降额，参见图2和图3。

注意，等于或超出上述绝对最大额定值可能会导致产品永久

性损坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何

其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能

够正常工作。长期在超出最大额定值条件下工作会影响产品

的可靠性。

任何时候只能使用一个绝对最大额定值。

热阻

热性能与印刷电路板(PCB)设计和工作环境直接相关。必须

慎重对待PCB散热设计。

θJC为结至外壳底部（通道至封装底部）热阻。

表3. 热阻 封装类型 θJC 单位

CC-24-4 通过路径 400 °C/W 端接路径 160 °C/W

功率降额曲线

图2. 直通路径和热切换的功率降额与频率的关系，TCASE = 85°C

图3. 端接路径的功率降额与频率的关系，TCASE = 85°C

ESD警告

ESD（静电放电）敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽

管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能量

ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。

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引脚配置和功能描述

图4. 引脚配置（顶视图）

表4. 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 描述

1、2、4 至 7、9、10、12、13、18、19、21、22、24

GND 地。这些引脚必须连接到PCB的RF/DC地。

3 RFC RF公共端口。此引脚为直流耦合并且匹配50 Ω电阻。若RF传输线电位不等于0 V dc，则需要

隔直电容。接口原理图参见图5。 8 RF4 RF4端口。此引脚为直流耦合并且匹配50 Ω电阻。若RF传输线电位不等于0 V dc，则需要隔

直电容。接口原理图参见图5。 11 RF3 RF3端口。此引脚为直流耦合并且匹配50 Ω电阻。若RF线路电位不等于0 V dc，则需要隔直

电容。接口原理图参见图5。 14 VSS 负电源电压。 15 V2 控制输入2。控制电压真值表参见表5。 16 V1 控制输入1。控制电压真值表参见表5。 17 VDD 正电源电压。 20 RF2 RF2端口。此引脚为直流耦合并且匹配50 Ω电阻。若RF线路电位不等于0 V dc，则需要隔直

电容。接口原理图参见图5。 23 RF1 RF1端口。此引脚为直流耦合并且匹配50 Ω电阻。若RF线路电位不等于0 V dc，则需要隔直

电容。接口原理图参见图5。 EPAD 裸露焊盘。裸露焊盘必须连接到PCB的RF/DC地。

接口原理图

图5. RFx引脚（RFC和RF1至RF4）接口原理图

图6. 数字引脚（V1和V2）接口原理图

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典型性能参数 插入损耗、回波损耗和隔离

使用靠近RFx引脚的GSG（Ground, Signal, Ground）探针在探针矩阵板上测得的插入损耗和回波损耗；隔离性能是在评估板上测

得的，因为探针之间的信号耦合会限制ADRF5044在探针矩阵板上的隔离性能。

图7. RF1、RF2、RF3和RF4的插入损耗与频率的关系

图10. 不同温度下RFC和RF1之间的插入损耗与频率的关系

图8. RFC的回波损耗与频率的关系

图11. RF1、RF2、RF3和RF4的回波损耗与频率的关系

图9. 隔离与频率的关系，RFC至RF1导通

图12. 隔离与频率的关系，RFC至RF2导通

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图13. 隔离与频率的关系，RFC至RF3导通

图15. 隔离与频率的关系，RFC至RF4导通

图14. 通道间隔离与频率的关系，RFC至RF1导通

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输入0.1 dB、1 dB功率压缩和三阶交调点

所有大信号性能参数均在评估板上测量。

图16. 不同温度下输入0.1 dB功率压缩(P0.1dB)与频率的关系

图19. 不同温度下输入0.1 dB功率压缩(P0.1dB)与频率的关系 （低频详图）

图17. 不同温度下输入1 dB功率压缩(P1dB)与频率的关系

图20. 不同温度下输入1 dB功率压缩(P1dB)与频率的关系 （低频详图）

图18. 不同温度下输入IP3与频率的关系

图21. 不同温度下输入IP3与频率的关系（低频详图）

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工作原理 ADRF5044要求将一个正电源电压施加于VDD引脚，将一个

负电源电压施加于VSS引脚。建议在电源线路上连接旁路电

容，以将RF耦合降至最低。

ADRF5044内置一个驱动器，可在内部执行逻辑功能，并为

用户提供一个简化控制接口。该驱动器有两个数字控制输入

引脚（V1和V2），用于控制RF路径的状态。根据应用于V1和V2引脚的逻辑电平，一个RF路径处于插入损耗状态，而其

他三个路径处于隔离状态（参见表5）。插入损耗路径（例如

RF1至RFC）以同样出色的性能沿切换端口（例如RF1）和公

共端口(RFC)之间的两个方向导通RF信号。隔离路径（例如

RF2至RFC）在插入损耗路径与其端接到内部50Ω电阻的切换

端口（例如RF2）之间提供高损耗。

ADRF5044的理想上电顺序如下：

1. GND上电。 2. VDD和VSS上电。相对顺序不重要。 3. 数字控制输入上电。逻辑控制输入的相对顺序不重要。

但是，数字控制输入先于VDD电源上电可能会导致意外

正偏并损害内部ESD保护结构。 4. 加载一个RF输入信号。该设计为双向；RF输入信号可应

用于RFC端口，而RF抛掷端口是输出，反之亦可。RF端口直流耦合至0 V；当RF线电位等于0 V时，RF端口上不

需要隔直。

表5. 控制电压真值表 数字控制输入 RF路径

V1 V2 RF1至RFC RF2至RFC RF3至RFC RF4至RFC 低电平 低电平 插入损耗（导通） 隔离（关断） 隔离（关断） 隔离（关断） 高电平 低电平 隔离（关断） 插入损耗（导通） 隔离（关断） 隔离（关断） 低电平 高电平 隔离（关断） 隔离（关断） 插入损耗（导通） 隔离（关断） 高电平 高电平 隔离（关断） 隔离（关断） 隔离（关断） 插入损耗（导通）

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应用信息

评估板

图 22 显示了 ADRF5044-EVALZ 的顶视图，图 23 显示了

ADRF5044-EVALZ的横截面图。

图22. 评估板布局、顶视图

图23. 评估板（横截面图）

ADRF5044-EVALZ是一款4层评估板。每个铜层厚0.7 mil（0.5盎司），由电介质材料隔开。所有RF和直流走线布设在顶部

铜层上，而内层和底层均为接地层，为RF传输线路提供实心

接地层。顶部电介质材料为8 mil Rogers RO4003，提供最佳

高频性能。中间和底部电介质材料可提供机械强度。电路板

总厚度为62 mil，以便在板边缘连接2.4 mm RF启动器。

RF传输线路采用走线宽度为14 mil且接地间距为5 mil的共面

波导(CPWG)模型设计，提供50 Ω特性阻抗。为了实现最佳

RF和热接地性能，在传输线路周围和封装裸露焊盘下方布置

尽可能多的电镀通孔。

图24所示为ADRF5044实际评估板的元件布置。两个电源端口

分别连接至VDD和VSS测试点（TP1和TP4），控制电压分别

连接至V1和V2测试点（TP2和TP3），接地基准连接至GND测试点(TP5)。

图24. 评估板元器件装配图

在控制走线V1和V2上，0 Ω电阻将这些测试点连接至

ADRF5044上的引脚。在电源走线VDD和VSS上，100 pF旁路

电容滤除高频噪声。此外，未填充的元件位置可用于施加额

外的旁路电容。

RF输入和输出端口（RFC、RF1、RF2、RF3和RF4）均通过50 Ω传输线路连接至2.4 mm RF启动器（J1至J5）。这些高频RF启动器采用接触方式，未焊接到板上。直连校准线路可连接未

填充的J6和J7启动器；该传输线路用于评估PCB在评估环境条

件下的损耗。

ADRF5044-EVALZ的原理图如图25所示。

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图25. ADRF5044-EVALZ原理图

表6. 评估板元件 元器件 默认值 描述

C1、C2 100 pF 电容，C0402封装 C5、C6 10 µF 电容，C3216封装，勿安装(DNI) C3、C4、C7、C8 0.1 µF 电容，C0402封装，DNI J1至J7 不适用 2.4 mm连接器（Southwest Microwave：1492-04A-5） R1、R2 0 Ω 电阻，0402封装 TP1至TP5 不适用 通孔安装测试点 U1 ADRF5044 ADRF5044射频开关，ADI公司 PCB 08-042615-01 评估PCB、ADI公司

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探针矩阵板

探针矩阵板是一个4层板，使用12 mil Rogers RO4003作为顶

部电介质材料。外部铜层为0.7 mil，内部铜层为1.4 mil。RF传输线使用CPWG模型设计，宽度为16 mil，接地间距为6 mil，具有50Ω的特性阻抗。

图26显示了探针矩阵板的横截面图，图27显示了探针矩阵板

的顶视图。测量使用535 µm GSG探针紧靠RFx引脚进行。与

ADRF5044-EVALZ不同，通过探针探查可减少连接器、电缆

和电路板布局不匹配引起的反射，从而更准确地测量

ADRF5044的性能。

图26. 探针矩阵板（横截面图）

图27. 探针板布局（顶视图）

用于直通反射线(TRL)校准的RF走线是在电路板本身上设计。

非零线长补偿校准时的电路板损耗。实际电路板以矩阵形式

复制相同的布局，以便一次装配多个器件。在此探针矩阵板

上测量插入损耗以及输入和输出回波损耗。探针矩阵板上测

得的隔离性能受到紧邻RF探针之间的信号耦合影响。因此，

RF端口间隔离是在ADRF5044-EVALZ上进行测量。

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D16313sc-0-12/17(0)

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外形尺寸

图28. 24引脚LGA封装(CC-24-4) 图示尺寸

单位：mm

订购指南 型号1 温度范围 封装描述 封装选项 ADRF5044BCCZN −40°C至+85°C 24引脚LGA封装 CC-24-4 ADRF5044BCCZN-R7 −40°C至+85°C 24引脚LGA封装 CC-24-4 ADRF5044-EVALZ 评估板

1 Z = 符合RoHS标准的器件。